IMANTACJA: Z CZEGO SIĘ SKŁADA, METODA I PRZYKŁADY - FIZYCZNY - 2026

Magnetyzacji lub magnetyzacja jest wielkością wektora, który jest również znany jako wektor siły magnesowania. Jest oznaczany jako M i definiowany jako moment magnetyczny m na jednostkę objętości V. Matematycznie wyraża się go w następujący sposób:

M = d m / dV

Jednostki M w międzynarodowym systemie Jednostki SI amper metr /, takie same jak w przypadku pola magnetycznego H . Zapis wytłuszczony ma na celu wskazanie, że są to wektory, a nie skalary.

Rysunek 1. Magnesy ferrytowe w postaci pierścieni. Źródło: Wikimedia Commons.

Otóż ​​moment magnetyczny materiału lub substancji jest przejawem ruchu ładunków elektrycznych wewnątrz atomu, zasadniczo ruchu elektronu.

W zasadzie elektron wewnątrz atomu można sobie wyobrazić jako niewielki zamknięty obwód prądu, który opisuje kołową orbitę wokół jądra. W rzeczywistości elektron nie zachowuje się w ten sposób zgodnie z kwantowo-mechanicznym modelem atomu, ale pokrywa się z tym pod względem efektu magnetycznego.

Ponadto elektron ma efekt spinowy, analogiczny do rotacji samego siebie. Ten drugi ruch daje jeszcze ważniejszy wkład w całkowity magnetyzm atomu.

Kiedy materiał jest umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym, momenty magnetyczne obu wkładów wyrównują się i tworzą pole magnetyczne w materiale.

Metody magnetyzacji

Magnetyzowanie materiału oznacza tymczasowe lub trwałe nadanie mu właściwości magnetycznych. Ale materiał musi odpowiednio reagować na magnetyzm, a nie wszystkie materiały tak.

W zależności od ich właściwości magnetycznych i reakcji, jaką mają na zewnętrzne pole magnetyczne, takie jak magnes, materiały dzieli się na trzy duże grupy:

-Diamagnetyczny

-Paramagnetyczny

-Ferromagnetyczny

Wszystkie materiały są diamagnetyczne, których odpowiedź polega na słabym odpychaniu po umieszczeniu w środku zewnętrznego pola magnetycznego.

Ze swojej strony paramagnetyzm jest typowy dla niektórych substancji, które odczuwają niezbyt intensywne przyciąganie do pola zewnętrznego.

Jednak materiały ferromagnetyczne to te o najsilniejszej odpowiedzi magnetycznej ze wszystkich. Magnetyt to tlenek żelaza będący naturalnym magnesem znanym ze starożytnej Grecji.

Rysunek 2. Magnetyt lub kamień lodowy z Brazylii. Źródło: Wikimedia Commons.

Metody magnetyzacji, które zostaną opisane poniżej, wykorzystują materiały o dobrej odpowiedzi magnetycznej, aby osiągnąć pożądane efekty. Ale na poziomie nanocząstek możliwe jest nawet namagnesowanie złota, metalu, który zwykle nie ma niezwykłej odpowiedzi magnetycznej.

Jak namagnesować przedmiot ferromagnetyczny?

O ile materiał nie jest magnesem naturalnym, takim jak kawałek magnetytu, zwykle jest rozmagnesowany lub rozmagnesowany. Prowadzi to do innej klasyfikacji materiałów magnetycznych:

- twarde , które są magnesami trwałymi.

- Miękkie lub słodkie , które chociaż nie są magnesami trwałymi, mają dobrą odpowiedź magnetyczną.

- Półtwardy , posiadający między powyższymi właściwości pośrednie.

Odpowiedź magnetyczna materiałów ferromagnetycznych wynika z faktu, że domeny magnetyczne są w nich ułożone , obszary z losowo ułożonymi wektorami magnetyzacji.

Powoduje to anulowanie wektorów magnetyzacji i zerową magnetyzację netto. Z tego powodu, aby wywołać magnetyzację, wektory magnetyzacji muszą być wyrównane na stałe lub przynajmniej przez pewien czas. W ten sposób materiał jest namagnesowany.

Można to osiągnąć na kilka sposobów, na przykład poprzez namagnesowanie indukcyjne, kontakt, pocieranie, chłodzenie, a nawet uderzenie w przedmiot, jak opisano szczegółowo poniżej.

Przykłady

Wybrana metoda namagnesowania zależy od materiału i celów zabiegu.

Można tworzyć sztuczne magnesy do wielu różnych funkcji. Obecnie magnesy są magnesowane przemysłowo w bardzo starannym procesie.

Magnetyzacja indukcyjna

W ten sposób materiał, który ma być namagnesowany, umieszcza się w środku intensywnego pola magnetycznego, takiego jak silny elektromagnes. W ten sposób domeny i ich odpowiednie magnetyzacje są natychmiast wyrównane z polem zewnętrznym. W rezultacie materiał jest namagnesowany.

W zależności od materiału może on zachować namagnesowanie uzyskane w ten sposób na stałe lub utracić je, gdy tylko zniknie pole zewnętrzne.

Pocieranie magnetyzacji

Ta metoda wymaga potarcia jednego końca magnesowanego materiału biegunem magnesu. Należy to zrobić w tym samym kierunku, aby w ten sposób przetarty obszar uzyskał przeciwną biegunowość.

Tworzy to efekt magnetyczny w taki sposób, że na drugim końcu materiału powstaje przeciwny biegun magnetyczny, powodujący magnetyzację substancji.

Magnetyzacja kontaktowa

W przypadku namagnesowania kontaktowego obiekt, który ma być namagnesowany, musi wejść w bezpośredni kontakt z magnesem, aby uzyskać namagnesowanie. Wyrównanie domen w namagnesowanym obiekcie zachodzi jako efekt kaskadowy, szybko przechodząc od stykającego się końca do drugiego końca.

Typowym przykładem namagnesowania stykowego jest przymocowanie klipsa do magnesu trwałego, który pozostanie namagnesowany, przyciągając inne klipsy, tworząc łańcuch. Działa również z monetami niklowymi, gwoździami i kawałkami żelaza.

Ale gdy pierwszy spinacz, gwóźdź lub moneta zostanie usunięty z magnesu, magnetyzacja pozostałych znika, chyba że jest to naprawdę silny magnes zdolny do trwałego namagnesowania.

Elektryczna metoda namagnesowania

Materiał do namagnesowania jest owinięty przewodzącym drutem, przez który przepływa prąd elektryczny. Prąd elektryczny to nic innego jak poruszający się ładunek, który wytwarza pole magnetyczne. Pole to jest odpowiedzialne za namagnesowanie materiału umieszczonego wewnątrz, czego efektem jest znaczne zwiększenie uzyskanego pola.

Powstałe w ten sposób magnesy można dowolnie aktywować i dezaktywować, po prostu rozłączając obwód, oprócz tego, że moc magnesu można modyfikować, przepuszczając mniej lub więcej prądu. Nazywa się je elektromagnesami i dzięki nim można łatwo przesuwać ciężkie przedmioty lub oddzielać materiały magnetyczne od niemagnetycznych.

Namagnesowanie przez uderzenie

Żelazny pręt, a nawet metalową szafkę na akta można namagnesować, uderzając w nią w polu magnetycznym. W niektórych miejscach ziemskie pole magnetyczne jest wystarczająco silne, aby osiągnąć ten efekt. Żelazny pręt, który uderza pionowo w ziemię, może zostać namagnesowany, ponieważ pole magnetyczne Ziemi ma składową pionową.

Namagnesowanie jest sprawdzane za pomocą kompasu umieszczonego na pasku. W przypadku szafki na akta wystarczy z odpowiednią determinacją otwierać i zamykać szuflady.

Uderzenie może również rozmagnesować magnes, ponieważ niszczy porządek domen magnetycznych w materiale. Ciepło ma również ten sam efekt.

Namagnesowanie przez chłodzenie

We wnętrzu Ziemi znajdują się substancje, takie jak lawa bazaltowa, które po schłodzeniu w obecności pola magnetycznego zatrzymują namagnesowanie tego pola. Badanie tego typu substancji jest dowodem na to, że pole magnetyczne Ziemi zmieniło swoją orientację od czasu powstania Ziemi.

Bibliografia

1. Figueroa, D. (2005). Seria: Fizyka dla nauki i inżynierii. Tom 6. Elektromagnetyzm. Pod redakcją Douglasa Figueroa (USB).
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualne nauki fizyczne. 5 ^th . Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fizyka: spojrzenie na świat. 6 ^ta Edycja w skrócie. Cengage Learning
4. Luna, M. Czy wiesz, że złoto może być magnesem? Odzyskane z: elmundo.es.
5. Tillery, B. 2012. Nauki fizyczne. McGraw Hill.